Ciśnieniowe próby szczelności gazociągów z tworzyw sztucznych o MOP 1,6 MPa

Podobne dokumenty
Stabilizacja ciśnienia i temperatury czynnika próby przed rozpoczęciem badania szczelności gazociągów polietylenowych

WYKONYWANIE PRÓBY SZCZELNOŚCI RUROCIĄGÓW Z TWORZYW SZTUCZNYCH

Zgrzewanie elektrooporowe gazociągów polietylenowych w ujemnych temperaturach otoczenia

Wpływ gęstości medium na ciśnienie wyjściowe reduktora średniego ciśnienia

Borealis AB Serwis Techniczny i Rozwój Rynku Reinhold Gard SE Stenungsund Szwecja

Wydanie nr 9 Data wydania: 11 lutego 2016 r.

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Wpływ parametrów zgrzewania na jakość połączeń gazociągów polietylenowych zlokalizowanych na terenie szkód górniczych

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1256 wydany przez POLSKIE CENTRUM AKREDYTACJI Warszawa, ul.

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA INSTALACJA GAZOWA I

ZMIANA SZTYWNOŚCI OBWODOWEJ RUR W CZASIE

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1256 wydany przez POLSKIE CENTRUM AKREDYTACJI Warszawa, ul.

Egz. arch. InŜynieria sanitarna - przebudowa przyłącza gazowego niskiego ciśnienia

DOBÓR KSZTAŁTEK DO SYSTEMÓW RUROWYCH.SZTYWNOŚCI OBWODOWE

Badania odporności na oddziaływania punktowe rur polietylenowych warstwowych układanych w gruncie rodzimym, przeznaczonych do przesyłania gazu

RURY POLIETYLENOWE PE100RC TWINGAM ZGODNE Z PAS 1075 do budowy sieci gazowych, wodociągowych i kanalizacyjnych

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 02/15. MAŁGORZATA IWANEK, Lublin, PL MICHAŁ CIUKSZO, Pisz, PL

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PEŁZANIE WYBRANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 02/15. MAŁGORZATA IWANEK, Lublin, PL MICHAŁ CIUKSZO, Pisz, PL

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Zasady projektowania i budowy sieci gazowych Wymagania ogólne w zakresie projektowania i budowy sieci gazowych

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 237

RURY PE do wody i kanalizacji

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

Opis technik stosowanych za granicą do zamykania przepływu gazu w gazociągach z polietylenu metodą zaciskania

Spis treści Dane ogólne 1.1. Temat opracowania 1.2. Podstawy opracowania 1.3. Stan istniejący

PRZEBUDOWA SIECI GAZOWYCH

Rury polietylenowe PE100 do budowy sieci gazowych

UZNAWANIE TYPU ZŁĄCZY MECHANICZNYCH

Materiałowe i technologiczne uwarunkowania stanu naprężeń własnych i anizotropii wtórnej powłok cylindrycznych wytłaczanych z polietylenu

Bogdan Majka. Dobór kształtek do systemów rurowych. Sztywności obwodowe.

Funkcjonalność zgrzewarek jako jeden z czynników decydujących o jakości połączeń zgrzewanych rur i kształtek z polietylenu

RURA GRZEWCZA WIELOWARSTWOWA

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

ĆWICZENIE 15 WYZNACZANIE (K IC )

Politechnika Białostocka

Nowoczesne materiały i technologie do budowy gazociągów wysokiego ciśnienia oraz rurociągów technologicznych na terenach górniczych

ZAWARTOŚĆ OPRACOWANIA

Badanie próbek materiału kompozytowego wykonanego z blachy stalowej i powłoki siatkobetonowej

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Instalacja zewnętrzna gazu ST-5.0

Szybka propagacja pęknięć w sieciach gazowych z rur polietylenowych

Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

VEOLIA ENERGIA WARSZAWA S.A

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 ZASADY OCENIANIA

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 ZASADY OCENIANIA

Polskie Normy opracowane przez Komitet Techniczny nr 277 ds. Gazownictwa

Katedra Inżynierii Materiałów Budowlanych

pl ZAWÓR KULOWY PE 100

Wytrzymałość Materiałów

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2010

ZMĘCZENIE MATERIAŁU POD KONTROLĄ

Lp. Asortyment j.m. Ilość. Rura PVC-U z uszczelką, kl. S, 160x4,7mm SDR34, SN8, ścianka lita, L=2,0m

PROJEKT BUDOWLANY. Ul. Powstania Styczniowego 10, śyrzyn. ul. Leśna, śyrzyn Działka nr mgr inŝ. Agnieszka Gajewska

Ocena gazomierzy turbinowych na potrzeby wykazania zgodności z dyrektywą 2004/22/WE

Autoryzowany przedstawiciel firmy Radeks Sp. z o.o.; ul. Chabrowa 1; Rybnik tel (32) ; fax (32) Kom.: , +48

STATYCZNA PRÓBA SKRĘCANIA

ZAKŁAD DOŚWIADCZALNY BUDOWNICTWA ŁĄCZNOŚCI Sp. z o.o. ul. Mycielskiego 20, Warszawa SPRAWOZDANIE Z BADAŃ WYROBU, NR ZDBŁ 2/2017

NOWOŚĆ. WehoPipe RC System rur z PE100 Ø mm do układania nowych i renowacji istniejących rurociągów

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 4

Dr inż. Zenon Spik POLITECHNIKA WARSZAWSKA KS-INSTAL sp. z o.o.

Ermeto Original Rury / Łuki rurowe

RURA GRZEWCZA Z BARIERĄ ANTYDYFUZYJNĄ II GENERACJI

Wpływ promieniowania na wybrane właściwości folii biodegradowalnych

SPIS TREŚCI. I. Opis techniczny. II. Rysunki:

LP NAZWA Skala Nr rysunku

Rys Przykładowe krzywe naprężenia w funkcji odkształcenia dla a) metali b) polimerów.

Wykład 8: Lepko-sprężyste odkształcenia ciał

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

PROJEKTU WNĘTRZ URZĘDU POCZTOWEGO NR 2 W LESZNIE

BADANIA PORÓWNAWCZE PAROPRZEPUSZCZALNOŚCI POWŁOK POLIMEROWYCH W RAMACH DOSTOSOWANIA METOD BADAŃ DO WYMAGAŃ NORM EN

Analiza porównawcza sposobu pomiaru jakości spalania gazu w palnikach odkrytych

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 5

ZAWARTOŚĆ OPRACOWANIA. Załączniki. Opis techniczny

Metody badań rurociągów Methods of pipelines testing. Inżynieria Środowiska II stopień (I stopień / II stopień)

PROJEKT BUDOWLANY PRZEBUDOWY I ROZBUDOWY PUBLICZNEGO ZAKŁADU OPIEKI ZDROWOTNEJ W SKOŁYSZYNIE

Karta danych materiałowych. DIN EN ISO 527-3/5/100* minimalna wartość DIN obciążenie 10 N, powierzchnia dolna Współczynik tarcia (stal)

Karta danych materiałowych. DIN EN ISO 527-3/5/100* minimalna wartość DIN obciążenie 10 N, powierzchnia dolna Współczynik tarcia (stal)

Zawartość opracowania:

Warunki techniczne wykonywania nasypów.

Kategoria XVI - budynki biurowe i konferencyjne

OPIS PRZEDMIOTU ZAMÓWIENIA

Podstawowe przypadki (stany) obciążenia elementów : 1. Rozciąganie lub ściskanie 2. Zginanie 3. Skręcanie 4. Ścinanie

DEKLARACJA ZGODNOŚCI

polietylenowe rury i kształtki warstwowe multigam i twingam

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 237

Instrukcja obsługi. Model

METODY BADAŃ I KRYTERIA ZGODNOŚCI DLA WŁÓKIEN DO BETONU DOŚWIADCZENIA Z BADAŃ LABORATORYJNYCH

SPIS ZAWARTOŚCI : 1. Opis techniczny 2. Obliczenia projektowanego gazociągu 3. Część rysunkowa rys. 1/2 Projekt zagospodarowania terenu skala 1: 500

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Własności fizyko-mechaniczne

PRZEPISY PUBLIKACJA NR 57/P UZNAWANIE TYPU ZŁĄCZY MECHANICZNYCH styczeń

SPECYFIKACJA TECHNICZNA INSTALACJE C.O. K-02.00

Meraserw-5 s.c Szczecin, ul.gen.j.bema 5, tel.(91) , fax (91) ,

Transkrypt:

NAFTA-GAZ, ROK LXXIV, Nr 5 / 2018 DOI: 10.18668/NG.2018.05.06 Piotr Szewczyk Instytut Nafty i Gazu Państwowy Instytut Badawczy Ciśnieniowe próby szczelności gazociągów z tworzyw sztucznych o MOP 1,6 MPa W artykule omówiono odkształcenia, jakim podlegają rury z materiałów o właściwościach lepkosprężystych pod wpływem ciśnienia wewnętrznego, w tym podczas ciśnieniowych prób szczelności. Omówiono wybraną procedurę prowadzenia próby szczelności oraz przedstawiono wyniki jej realizacji na przykładzie rur z poliamidu PA 12 o MOP 1,6 MPa. Słowa kluczowe: gazociąg, próba ciśnieniowa, rury z poliamidu PA 12. Pressure testing of plastic gas pipelines with a MOP of 1.6 MPa The article discusses the deformations to which pipes with viscoelastic materials proporties are subjected to under the influence of internal pressure, including during pressure tightness tests. The selected procedure for conducting the leak test was discussed and the results of its implementation on the example of polyamide PA12 pipes with MOP 1.6 MPa were presented. Key words: gas pipeline, pressure testing, polyamide PA 12 pipes. Wprowadzenie Gazociągi przed oddaniem do użytkowania należy poddać próbie wytrzymałości i szczelności [13]. Podczas prowadzenia prób ciśnieniowych gazociągów z materiałów polimerowych o maksymalnym ciśnieniu roboczym MOP 1,6 MPa konieczne jest odmienne podejście od stosowanego w przypadku gazociągów stalowych [5, 7], co wynika z właściwości lepkosprężystych tych materiałów. Rury z tworzyw termoplastycznych, takich jak np. poliamid, zaliczane są do grupy rur elastycznych i podczas badań szczelności rurociągów z nich wybudowanych będą one zwiększać swoją objętość [1]. W rurach z tworzyw termoplastycznych pełzanie materiału i relaksacja naprężeń jest znacznie większa niż w rurach z materiałów tradycyjnych, np. stalowych czy żeliwnych [2]. Po przyłożeniu stałego obciążenia wraz z upływem czasu wzrasta odkształcenie materiału, co spowodowane jest zjawiskiem pełzania. Jeżeli pod wpływem ciśnienia rura z tworzywa termoplastycznego odkształci się, a odkształcenie będzie utrzymywało się na stałym poziomie, wówczas poziom naprężeń w ściance rury będzie malał zjawisko to nazywane jest relaksacją naprężeń [2]. Pod wpływem ciśnienia wewnętrznego w ściance rury z tworzywa termoplastycznego powstają naprężenia obwodowe, które powodują odkształcenie się rury, będące sumą trzech składowych [3]: ε = ε 1 + ε 2 + ε 3 (1) gdzie: ε 1 odkształcenie sprężyste (natychmiastowe), ε 2 odkształcenie wysokoelastyczne, ε 3 odkształcenie trwałe (plastyczne). Rury z materiałów polimerowych poddane działaniu naprężeń pochodzących od ciśnienia wewnętrznego będą ulegały głównie odkształceniom sprężystym ε 1 i wysokoelastycznym ε 2 [2]. Odkształcenia trwałe ε 3 (najmniejsze) występują po długotrwałym obciążeniu rury. Po obciążeniu rurociągu ciśnieniem wewnętrznym wystąpi natychmiastowe odkształcenie sprężyste materiału i postępujące w czasie odkształcenie wysokoelastyczne oraz odkształcenie trwałe (plastyczne) [8]. Dla krótkich okresów trwania próby szczelności, nawet przy zwiększonym ciśnieniu w porównaniu z warunkami eksploatacyjnymi, wartość odkształcenia trwałego będzie bliska zeru. Podczas prób szczelności wystąpią więc głównie odkształcenia sprężyste i wysokoelastyczne. 386

artykuły Różne tworzywa polimerowe mogą mieć różny poziom tych odkształceń występujących w określonym czasie, co może wpływać na ustalenie warunków prowadzenia prób szczelności. Metody prowadzenia prób ciśnieniowych według PN-EN 12327:2013 Metody prowadzenia prób ciśnieniowych gazociągów opisane w normie PN-EN 12327:2013 [11] mogą być stosowane przy próbach wytrzymałości, szczelności i próbach łączonych. W normie nie podano poziomów ciśnień prób, ich czasów trwania oraz kryteriów akceptacji. Wskazano natomiast, że ciśnienie próby wytrzymałości lub próby łączonej powinno być co najmniej równe lub wyższe od maksymalnego ciśnienia przypadkowego (MIP) systemu. Szczegółowa procedura prowadzenia próby szczelności powinna być opracowana przez operatora gazociągu lub kompetentny organ i winna precyzować między innymi: metodę przeprowadzania próby, ciśnienie próby, czynnik próby oraz kryteria odbioru. Metoda przeprowadzania próby oraz zastosowane ciśnienie powinny być dobrane z uwzględnieniem wykorzystanych materiałów, typów połączeń, zamierzonego zastosowania i norm funkcjonalnych dla systemów dostaw gazu. W zakresie norm obejmujących wymagania funkcjonalne dla gazociągów z polietylenu można się odnieść do normy PN-EN 12007-2:2013 [11]. Dla gazociągów z tworzyw sztucznych o MOP 1,6 MPa nie ma polskiej normy określającej zalecenia funkcjonalne. Istnieje więc potrzeba ustalenia odpowiedniej metody próby oraz warunków jej realizacji. W tym zakresie można skorzystać z metod wymienionych w normie PN-EN 12327:2013 [11], w której zwrócono uwagę, że w przypadku rurociągów z tworzyw sztucznych zaleca się uwzględnienie efektu pełzania materiału podczas utrzymywania rury pod zwiększonym ciśnieniem, przy czym maksymalne dopuszczalne odchylenie (zmiana) ciśnienia/objętości będzie zależało od rodzaju materiału, poziomu ciśnienia, średnicy i lokalizacji badanego odcinka rurociągu. Norma opisuje pneumatyczne i hydrostatyczne metody prowadzenia prób ciśnieniowych. Ze względu na stosunkowo wysokie ciśnienie próby, które powinno być większe od maksymalnego ciśnienia roboczego, w tym przypadku od 1,6 MPa, oraz bezpieczeństwo wskazane jest zastosowanie próby hydrostatycznej. Jedną z metod wymienionych w normie PN-EN 12327:2013 [11], która może być realizowana przy próbie hydrostatycznej, jest metoda pomiaru i rejestracji ciśnienia. Po osiągnięciu określonego ciśnienia próbnego odcinek poddany próbie oddziela się od źródła ciśnienia i po stabilizacji warunków rozpoczyna się rejestrację ciśnienia lub odczytuje się ciśnienie na początku i na końcu próby. Ponieważ opisane w normie [11] metody nie określają szczegółowych warunków prowadzenia prób ciśnieniowych, konieczne jest wzorowanie się na procedurach istniejących lub opracowanie nowych. Jedną z metod, która uwzględnia właściwości lepkosprężyste rur jest metoda opisana w punkcie A.27 normy PN-EN 805:2002 [12]. Dotyczy ona co prawda badania szczelności w systemach transportujących wodę, jednak ze względu na to, że maksymalne ciśnienie wodociągu z polietylenu może wynosić 16 bar, a próby szczelności według opisanej metody mogą być realizowane na poziomie wartości iloczynu współczynnika 1,5 i maksymalnego ciśnienia projektowego, można rozważyć możliwość jej zastosowania do sprawdzania szczelności gazociągów z tworzyw sztucznych o MOP 1,6 MPa. Metoda hydrostatyczna próby szczelności według PN-EN 805:2002 [12] Cała próba szczelności składa się z próby wstępnej, obejmującej okres relaksacji naprężeń rury elastycznej ze zintegrowanej próby spadku ciśnienia, i z próby głównej. Przykładowy przebieg zmian ciśnienia w czasie próby przedstawiono na rysunku 1. Celem próby wstępnej jest ustalenie warunków początkowych dotyczących zmian objętości rurociągu w zależności od ciśnienia, czasu i temperatury. W trakcie próby wstępnej po odpowietrzeniu rurociągu zwiększa się ciśnienie w sposób ciągły do wartości ciśnienia próby i utrzymuje przez okres 30 minut przez pompowanie ciągłe lub z krótkimi przerwami. W tym czasie przeprowadza się kontrolę wizualną w celu stwierdzenia ewentualnych przecieków. Następnie pozostawia się rurociąg pod ciśnieniem na 1 godzinę bez dopompowywania wody. Rurociąg może się odkształcać wskutek pełzania lepkosprężystego, co będzie powodowało spadek ciśnienia. Stabilizacja ciśnienia oznaczać będzie zatrzymanie zjawiska pełzania materiału rury. Jeżeli po godzinie wartość ciśnienia obniży się o więcej niż 30% ciśnienia próby, przerywa się próbę wstępną i obniża ciśnienie do ciśnienia atmosferycznego w celu analizy warunków (np. wpływu temperatury). Jeżeli próba wstępna zakończy się pozytywnie, wówczas przeprowadzana jest zintegrowana próba spadku ciśnienia, której główny cel stanowi przerwanie pełzania materiału rury spowodowanego naprężeniami wywołanymi przez ciśnienie próby. Gwałtowne zmniejszenie ciśnienia w czasie jej trwania powoduje skurcz rury, który będzie prowadził do wzrostu Nafta-Gaz, nr 5/2018 387

NAFTA-GAZ ciśnienia. Na tym etapie próby istnieje również możliwość oceny, czy objętość pozostałego powietrza w rurociągu jest na tyle mała, że można rozpocząć próbę główną. Aby to sprawdzić, obniża się szybko ciśnienie, odprowadzając z badanego rurociągu wodę do momentu osiągnięcia p równego od 10% do 15% wartości ciśnienia próby. Objętość usuniętej wody V nie powinna być większa niż wartość V max obliczona z zależności (2). 1 1 + (2) gdzie: V max dopuszczalny ubytek wody [dm 3 ]; V objętość badanego odcinka rurociągu [dm 3 ]; p zmierzony spadek ciśnienia [kpa]; E w współczynnik sprężystości objętościowej wody [kpa]; D wewnętrzna średnica rury [m]; e grubość ścianki rury [m]; E R moduł sprężystości ścianki rury w kierunku obwodowym [kpa]; 1,2 współczynnik korekcyjny (np. ze względu na zawartość powietrza) w czasie przeprowadzania głównej próby ciśnieniowej. Jeżeli V jest większe niż V max, przerywa się procedurę próby i ponownie odpowietrza rurociąg. W przypadku spełnienia warunku Ciśnienie [kpa] V V max przystępuje się do próby głównej. Jeżeli w czasie 30 minut próby głównej będzie obserwowany wzrost krzywej rejestrowanego ciśnienia, wówczas próbę uznaje się za udaną. Jeżeli w czasie tego okresu nachylenie krzywej ciśnienia będzie malało, świadczy to o przecieku. W przypadkach wątpliwych próbę główną można wydłużyć do 90 minut. Wówczas dopuszczalny spadek ciśnienia od wartości maksymalnej, jaka wystąpiła w czasie skurczu rury, może wynosić 25 kpa. Jeżeli spadek ciśnienia jest większy niż 25 kpa, wynik próby uznaje się za negatywny. Po zlokalizowaniu i usunięciu nieszczelności ponowne wykonanie próby głównej jest możliwe pod warunkiem przeprowadzenia uprzednio próby wstępnej i próby zintegrowanego spadku ciśnienia. 4 150 1 600 4,1 200 1 500 4,25 250 1 4004,5 300 1 300 4,75 350 1 200 5 400 p 1 1005,1 450 5,2 500 30 min 1 000 60 min 30 min 5,3 550 900 5,4 600 Próba wstępna Próba główna 8005,5 650 7005,5 700 6005,5 750 5005,6 800 400 5,7 850 5,8 900 300 5,9 950 200 6 1000 100 Zintegrowana próba spadku ciśnienia 6,25 1050 06,5 1100 6,70 1150 20 40 60 80 100 120 140 160 6,8 1200 6,9 1250 Czas [min] Rys. 1. Przykładowy przebieg zmian ciśnienia w czasie próby szczelności na podstawie PN-EN 805:2002 [13] Weryfikacja metody hydrostatycznej próby szczelności według PN-EN 805:2002 na przykładzie rur z poliamidu PA 12 W ramach realizowanej w INiG PIB pracy pt. Weryfikacja dostępnych procedur prowadzenia prób szczelności rurociągów z tworzyw sztucznych o MOP = 1,6 MPa przeprowadzono badania modelowe próbek rur i ich połączeń wykonanych z poliamidu PA 12. Materiał ten różni się zasadniczo od poliamidu stosowanego do budowy gazociągów w latach 90. ubiegłego wieku. Do podstawowych jego zalet należy zaliczyć możliwość łączenia zarówno przez zgrzewanie doczołowe, jak i elektrooporowe. Rury z PA 12 mogą być układane w gruncie technikami tradycyjnymi oraz technikami bezwykopowymi, dzięki którym skraca się czas budowy oraz zmniejsza ingerencję w środowisko. W zakresie stosowania rur PA 12 do budowy gazociągów, np. na terenach szkód górniczych, należałoby ocenić ich odporność na dodatkowe obciążenia, szeroko opisane w artykule [9]. Badania modelowe, których celem było zweryfikowanie dostępnych procedur prowadzenia prób ciśnieniowych, przeprowadzono na próbkach o wymiarach d n 110 i d n 160 mm w szeregu wymiarowym SDR 11. Oprócz rur do badań wytypowano także podstawowe elementy systemu, takie jak: kształtki elektrooporowe oraz przejścia PA/STAL. Połączono je z zastosowaniem technologii zgrzewania doczołowego i elektrooporowego. Przygotowane próbki do badań przedstawia fotografia 1. Badania przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, utrzymując temperaturę otoczenia na poziomie 23 ±2 C. Przed hydrostatyczną próbą szczelności wykonano próbę pneumatyczną przy ciśnieniu 0,5 bar w celu wykrycia ewentualnych nieszczelności. Szczelność połączeń sprawdzono środkiem pianotwórczym i nie zaobserwowano żadnych nieszczelności, po czym próbki rozhermetyzowano i napełniono wodą. Odpowietrzone próbki pozostawiono na 24 godziny w celu wyrównania się temperatury wody, rury i otoczenia. Po tym czasie przystąpiono do wykonania prób. Próby przeprowadzono przy ciśnieniu 1,5 MOP, tj. 24 bar. Dodatkowo w stosunku do procedury 388 Nafta-Gaz, nr 5/2018

artykuły opisanej w PN-EN 805:2002 [12], w celu obserwacji odkształceń rury pod wpływem zmian ciśnienia, wykonywano pomiary średnicy rury w trzech punktach. Zmiany średnicy w charakterystycznych punktach próby zobrazowano na rysunku 2. Próby szczelności zrealizowano zgodnie z procedurą opisaną w normie [12]. Zarówno próba szczelności rury d n 160, jak i d n 110 zakończyły się wynikiem negatywnym, mimo że nie zaobserwowano żadnych nieszczelności. Ponadto próbki zostały prawidłowo odpowietrzone, co potwierdziły pomiary objętości upuszczonej wody V podczas zintegrowanej próby spadku ciśnienia, które nie przekraczały obliczonej wartości dopuszczalnej V max. Czynnikiem, który mógł mieć wpływ na zaobserwowany spadek ciśnienia w czasie trwania próby głównej, była temperatura. Podczas realizowanych prób szczelności nie zaobserwowano jednak jej zmiany, która mogłaby powodować obniżenie ciśnienia. W takim przypadku, ze względu na właściwości lepkosprężyste materiału rur, analizie poddano wyniki pomiarów zmiany średnicy zewnętrznej. Opisana w punkcie A.27 normy [12] procedura próby szczelności przeznaczona jest do stosowania dla rur o właściwościach lepkosprężystych i uwzględnia występujące zjawisko pełzania materiału, które może wpływać na wyniki prób ciśnieniowych. Efekt ten może być znaczący w przypadku prób z zastosowaniem wyższych ciśnień [4]. Podczas próby wstępnej próbka utrzymywana była przez czas 30 minut pod określonym ciśnieniem próby przez cykliczne dopompowywanie wody, które jest wymagane ze względu na pełzanie materiału (odkształcenia wysokoelastyczne). W tym czasie próbki zwiększały swoją średnicę. W kolejnym etapie próby wstępnej, tj. przez 60 minut, nie dopompowywano wody do próbek i nastąpił spadek ciśnienia, któremu powinno towarzyszyć w dalszym ciągu postępujące odkształcanie się rur. W tym czasie wystąpiło zwiększenie średnicy rury d n 160 o 0,1 mm (rysunek 2). W kolejnym etapie próby ciśnienie w badanych próbkach zostało obniżone poprzez upuszczenie wody. Pełzanie materiału wywołane naprężeniami pochodzącymi od ciśnienia wewnętrznego powinno zostać przerwane, a nagły spadek ciśnienia wewnętrznego prowadzić do kurczenia się rury, w wyniku czego powinno wzrosnąć ciśnienie, co zaobserwowano podczas realizowanych prób. Na tym etapie zaobserwowany został również wymagany skurcz rury zmniejszenie średnicy zewnętrznej rur (rysunek 2 pkt p 5 ). Podczas dalszego przebiegu próby w czasie 30 min powinien być obserwowalny wzrost ciśnienia w wyniku dalej postępującego skurczu rury. Zarówno w przypadku pierwszej, jak i drugiej próbki początkowo, po około 15 minutach, nastąpił wzrost ciśnienia o wartość 0,1 bar, po czym na koniec tego etapu ciśnienie spadło o 0,1 bar. W tym czasie dla rury d n 160 w jednym z punktów pomiarowych wykazano w czasie pierwszych 15 minut zmniejszenie się średnicy o 0,1 mm, a w kolejnych 15 minutach nie stwierdzono już zmiany. Ze względu na brak wymaganego wzrostu ciśnienia próbę, zgodnie z procedurą, wydłużono o 60 minut. Na koniec tego czasu ciśnienie nie powinno być mniejsze o więcej niż 25 kpa (0,25 bar) od największej wartości ciśnienia podczas próby głównej (wystąpienia skurczu rury). W obu przypadkach odnotowano spadek ciśnienia o 0,5 bar i zaobserwowano niewielki wzrost wartości średnicy, tj. o około 0,05 mm. Uzyskane wyniki mogą świadczyć o tym, że w początkowej fazie próby głównej, tj. w ciągu pierwszych 15 minut, ciśnienie w próbkach wzrastało w wyniku skurczu obwodowego rur, po czym zjawisko to zostało zatrzymane i nastąpiło ponownie pełzanie materiału rur, któremu towarzyszył spadek ciśnienia o wartość większą niż dopuszczalna wartość wynikająca z ustalonych kryteriów w normie [12]. Sytuacja taka mogła wynikać z tego, że rury z poliamidu PA 12 charakteryzują się większą w stosunku np. do polietylenu wartością modułu Younga [6], tj. modułu odkształcalności liniowej, nazywanego również modułem sprężystości liniowej, od którego zależy sztywność obwodowa rury. Podobne zjawisko może zachodzić w przypadku wzmacnianych rur polietylenowych, które charakteryzują się większą sztywnością obwodową oraz mniejszym współczynnikiem rozszerzalności liniowej [3]. Fot. 1. Próbki przygotowane do badań modelowych Można więc przypuszczać, że czas, który został zastosowany podczas próby wstępnej i przez który próbki utrzymywano pod ciśnieniem próby przez dopompowywanie wody, był zbyt krótki i nie nastąpiło wystarczające odkształcenie rur, które pozwo- Średnica [mm] 162,0 161,9 161,8 161,7 161,6 161,5 161,4 161,3 161,2 161,1 161,0 160,9 160,8 160,7 160,6 p0 p1 p2 p3 p5 p6 p7 0 50 100 150 200 250 Czas [min] Rys. 2. Zmiana średnicy rury d n 160 z PA-U 12 w czasie trwania próby szczelności p8 d1 d2 d3 Nafta-Gaz, nr 5/2018 389

NAFTA-GAZ liłoby w kolejnych etapach próby na powstanie odpowiedniego skurczu i w efekcie wzrostu ciśnienia próby. Poddana weryfikacji metoda badania szczelności wymaga modyfikacji parametrów w celu ich dostosowania do właściwości rur z poliamidu PA 12. Wydłużenie czasu trwania próby wstępnej powinno powodować większe odkształcenie się rury, które w dalszej części próby spowoduje wystąpienie właściwego skurczu i zatrzymanie zjawiska pełzania materiału rury, będącego warunkiem uzyskania pozytywnego wyniku próby według ustalonych kryteriów. Jeżeli wydłużenie czasu próby wstępnej okaże się niewystarczające, może być konieczne rozważenie opracowania nowych kryteriów akceptacji próby. Określenie nowych warunków próby wymagać będzie przeprowadzenia szeregu badań i analiz, a w przypadku ustalenia nowego kryterium akceptacji wyników próby zalecane byłoby ich zweryfikowanie w warunkach terenowych. Na podstawie uzyskanych wyników badań modelowych można wnioskować, że dopuszczenie do budowy gazociągów o MOP 1,6 MPa różnych tworzyw sztucznych oraz rur o różnej konstrukcji, np. rur wzmacnianych, może wymagać określenia odrębnych parametrów lub opracowania nawet specjalnych procedur prowadzenia prób szczelności. Wnioski 1. Badania modelowe wykazały, że w celu przeprowadzenia prób szczelności gazociągów z poliamidu PA 12 wg procedury opisanej w punkcie A.27 normy PN-EN 805:2002 [12], która uwzględnia właściwości lepkosprężyste, wymagane jest ustalenie odpowiednich parametrów próby ciśnieniowej dla tego tworzywa. 2. Ze względu na większą niż w przypadku PE wartość modułu Younga czas trwania próby wstępnej powinien zostać wydłużony tak, aby uzyskać odpowiednie odkształcenie rury, które pozwoliłoby na wystąpienie właściwego skurczu, umożliwiającego zatrzymanie zjawiska pełzania materiału rury. 3. Jeżeli wydłużenie czasu próby wstępnej okaże się niewystarczające, konieczne może być rozważenie opracowania nowych kryteriów akceptacji próby. 4. Budowa gazociągów o MOP 1,6 MPa z różnych tworzyw sztucznych oraz z rur o różnej konstrukcji może wymagać określenia odrębnych parametrów lub nawet opracowania specjalnych procedur prowadzenia prób szczelności. Prosimy cytować jako: Nafta-Gaz 2018, nr 5, s. 386 390, DOI: 10.18668/NG.2018.05.06 Artykuł nadesłano do Redakcji 4.12.2017 r. Zatwierdzono do druku 20.03.2018 r. Artykuł powstał na podstawie pracy statutowej pt. Weryfikacja dostępnych procedur prowadzenia prób szczelności rurociągów z tworzyw sztucznych o MOP = 1,6 MPa praca INiG PIB na zlecenie MNiSW; nr zlecenia 0114/GP/17, nr archiwalny DK-4100-115/17. Literatura [1] Bolt A., Suligowski Z.: Próby szczelności rurociągów ciśnieniowych z tworzyw polimerowych. Instal 2007, nr 7 8, s. 70. [2] Janson L.-E.: Plastics pipes for water supply and sewage disposal. Borealis, Sven Axelsson AB/Affisch & Reklamtryck AB, Boras 1996, s. 29, 33, 59. [3] Klupa A.: Rury z materiałów kompozytowych do przesyłania paliw gazowych. Nafta-Gaz 2010, nr 9, s. 805 809. [4] Klupa A., Czopek J.J., Wróblewska A.: Problemy realizacji prób ciśnieniowych gazociągów z polietylenu. Nafta-Gaz 2007, nr 5, s. 341 346. [5] Kopczyński A.: Próby specjalne. Wymagania w zakresie wykonania. Nowoczesne Gazownictwo 2002, nr 3, s. 15 21. [6] Mason J.F., Ponda A., Stanley M., Demicoli D.: Case Study: Engineered Polyamide 12 (PA12) Pipeline Liner for Management of Sour Gas Corrosion at Elevated Temperatures. NACE Conference Papier 2017-9552. [7] Pusz A.: Kiedy polietylen opanuje wysokie ciśnienie? Przegląd Gazowniczy 2015, vol. 47, nr 3, s. 18 19. [8] Szewczyk P.: Stabilizacja ciśnienia i temperatury czynnika próby przed rozpoczęciem badania szczelności gazociągów polietylenowych. Nafta-Gaz 2014, nr 5, s. 307 312. [9] Wróblewska A.: Wpływ parametrów zgrzewania na jakość połączeń gazociągów polietylenowych zlokalizowanych na terenie szkód górniczych. Nafta-Gaz 2015, nr 10, s. 768 775. DOI: 10.18668/NG2015.10.08. Akty prawne i normatywne [10] PN-EN 12007-2:2013 Infrastruktura gazowa Rurociągi o maksymalnym ciśnieniu roboczym do 16 bar włącznie Część 2: Szczegółowe wymagania funkcjonalne dotyczące polietylenu (MOP do 10 bar włącznie). [11] PN-EN 12327:2013 Infrastruktura gazowa Próby ciśnieniowe, procedury uruchamiania i unieruchamiania Wymagania funkcjonalne. [12] PN-EN 805 2002 Zaopatrzenie w wodę Wymagania dotyczące systemów zewnętrznych i ich części składowych. [13] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 26 kwietnia 2013 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać sieci gazowe i ich usytuowanie (Dz.U. z 2013 r. poz. 640). Mgr inż. Piotr Szewczyk Główny specjalista inżynieryjno-techniczny; kierownik Zakładu Przesyłania i Dystrybucji Gazu. Instytut Nafty i Gazu Państwowy Instytut Badawczy ul. Lubicz 25 A 31-503 Kraków E-mail: piotr.szewczyk@inig.pl 390 Nafta-Gaz, nr 5/2018